Sieci-dalekodystansowe i sieci metra to światłowodowa infrastruktura transportowa, ale zbudowana z myślą o różnych problemach. Pomieszanie tych dwóch kwestii prowadzi do{{2}przepracowanych wdrożeń, niepotrzebnych kosztów lub sieci, które nie są w stanie spełnić wymagań dotyczących opóźnień. W tym artykule omówiono różnice między nimi pod względem odległości, pojemności, opóźnienia i technologii - oraz wykorzystano sieć Google B4 jako konkretny przykład praktycznego współdziałania obu warstw.
Co to są sieci-długodystansowe i metropolitalne?
Długodystansowe-sieci światłowodoweto infrastruktura szkieletowa zbudowana do przesyłania danych pomiędzy miastami, krajami i kontynentami. Odległości transmisji zwykle wahają się od 1000 do 2500 km, a w niektórych wdrożeniach przekraczają 4000 km. Sieci te tworzą główne arterie globalnego ruchu internetowego, łącząc ze sobą sieci metra na ogromnych dystansach geograficznych.
Sieci metra- zwane także sieciami metropolitalnymi (MAN) - działają w obrębie miasta lub regionu miejskiego, zazwyczaj na dystansach od 80 do 1000 km. Łączą biura, centra danych, kampusy i punkty obecności dostawców usług (POP) na danym obszarze.
Jedno i drugie nie jest dla siebie alternatywą. Sieci-długodystansowe łączą sieci metra w różnych regionach. Sieci metropolitalne zapewniają tę łączność użytkownikom końcowym i firmom lokalnie.
Różnice w-sieciach długodystansowych i metropolitalnych
Odległość i zasięg transmisji
Sieci-długodystansowe projektuje się z myślą o zasięgu międzykontynentalnym i{1}międzymiastowym, często przekraczającym 2500 km. Sieci metra mieszczą się w granicach miast i regionów, w większości wdrożeń praktycznie w odległości poniżej 200 km. Zasięg 300–800 km to obszar, w którym obie architektury są technicznie wykonalne - w tej strefie nakładania się. Właściwy wybór zależy od wzorców ruchu i wymagań dotyczących opóźnień, a nie samej odległości.
Pojemność sieci
Sieci-długodystansowe charakteryzują się większą łączną przepustowością, którą umożliwiaDWDM(Multipleksowanie z gęstym podziałem długości fali)- technologia umożliwiająca jednoczesną transmisję kilkudziesięciu niezależnych długości fali za pomocą jednej pary włókien. Niektóre systemy-długodystansowe przekraczają 80 długości fali na włókno, osiągając wielokrotność terabitów na sekundę całkowitej przepustowości.
Korzystają z sieci metraCWDM(Multipleksowanie zgrubnego podziału długości fali)lub na mniejszą-skalę DWDM. Przepustowość jest mniejsza, ale wystarczająca dla ruchu-na skalę miasta. Ekonomia faworyzuje prostsze i tańsze-multipleksowanie w warstwie miejskiej.
Utajenie
Sieci metra zapewniają mniejsze opóźnienia -, zwykle poniżej 5 ms od końca-do-końca w mieście -, ponieważ krótsze odległości oznaczają mniejsze opóźnienia w propagacji. To sprawia, że infrastruktura metropolitalna jest domyślnym wyborem dla aplikacji wrażliwych na opóźnienia: transakcje finansowe, wideo-w czasie rzeczywistym i rozproszone bazy danych.
Sieci-długodystansowe charakteryzują się większymi opóźnieniami. Opóźnienie propagacji kumuluje się wraz z odległością, a wzmocnienie sygnału w węzłach pośrednich zwiększa narzut.
Technologia i sprzęt
Filozofia projektowania transportu-na duże odległości znacznie odbiega od filozofii sieci metropolitalnych. Tam, gdzie w przypadku połączeń międzykontynentalnych i między-miastami priorytetem jest wydajność widmowa i zasięg - często przekraczający 4000 km poprzez wzmocniony, spójnywłókno transportoweobejmuje infrastrukturę o skali - miejskiej-, która działa w ramach zasadniczo innego zestawu ograniczeń. Sieci metra, obejmujące dziesiątki do setek kilometrów w granicach miast i wokół nich, muszą równoważyć niskie opóźnienia, gęstą przepustowość portów i ekonomikę wdrożenia, często faworyzując bezpośrednie-wykrywanie lub kompaktowe, spójne wtyczki zamiast-wydajnych, ale kosztownych rozwiązań wymaganych-w przypadku transmisji na duże odległości.
W szczególności: wymagają-wdrożeń długodystansowychspójna technologia optycznaw standardzie z chipami DSP kompensującymi rozproszenie na tysiące kilometrów, orazEDFAwzmacniaczerozmieszczone mniej więcej co 80 km, aby utrzymać siłę sygnału. Wdrożenia metra polegają przede wszystkim nabezpośrednie-wykrywanie (IM-DD)transiwery - prostsze, o niższej mocy i znacznie tańsze. Zastosowanie pełnej, spójnej infrastruktury-długodystansowej do wdrożenia metra to przesadna inżynieria, która rzadko ma sens finansowy.
| Długie-zasięgi | Metro | |
|---|---|---|
| Zasięg | Kraje/kontynenty | Miasto/obszar metra |
| Dystans | 1000 – 2500 km+ | 80 – 1000 km |
| Pojemność | Wyższa (DWDM na-dużą skalę) | Niższy (CWDM / mały DWDM) |
| Utajenie | Wyższy | Niżej (<5ms typical) |
| Technologia rdzenia | Spójny + EDFA | IM-DD / kompaktowy, spójny |
| Najlepsze dla | Międzyregionalny szkielet- | Aplikacje lokalne, wrażliwe na opóźnienia- |
Prawdziwe-wdrożenie na całym świecie: Google B4
Sieć Google B4- udokumentowane w publicznym artykule w SIGCOMM 2012 - pokazuje, jak-sieci długodystansowe i metropolitalne współdziałają na dużą skalę i co się dzieje, gdy każda warstwa jest zoptymalizowana pod kątem jej rzeczywistego celu.
Firma Google musiała zapewnić synchronizację swoich globalnych centrów danych z trzema typami ruchu: replikacją danych na-dużą skalę, usługami-dostępnymi dla użytkowników i wewnętrznymi zadaniami obliczeniowymi. Każdy z nich miał inne wymagania dotyczące przepustowości i opóźnień. Istniejąca sieć WAN pozostawiała wykorzystanie łącza szkieletowego na poziomie 30–40%, podczas gdy usługi-czasu rzeczywistego w dalszym ciągu miały trudności z osiągnięciem docelowych opóźnień.
W warstwie międzykontynentalnej, wdrożone przez Googledługodystansowe-sieci światłowodoweze spójnym transportem optycznym DWDM przenoszącym wiele długości fal 100G na włókno na trasach transoceanicznych i transkontynentalnych. Scentralizowany kontroler SDN zastąpił tradycyjną inżynierię ruchu MPLS, dynamicznie przenosząc ruch w oparciu o-zapotrzebowanie w czasie rzeczywistym w całej sieci. Wykorzystanie szkieletu wzrosło z 30–40% do prawie 100% - ta sama infrastruktura fizyczna obsługiwała znacznie większy ruch bez dodawania światłowodu.
W warstwie wewnątrz-regionalnej, to samo-miasto i pobliskie centra danych połączone infrastrukturą metra przy użyciu modułów o krótkim-zasięgu i-szybkiej prędkości. Opóźnienie między urządzeniami utrzymuje się stale poniżej 2 ms - to twarde wymaganie w wyszukiwarce Google i reklamach, gdzie czas reakcji bezpośrednio wpływa na przychody.
B4 konkretyzuje podział funkcjonalny:-transport długodystansowy określa, ile danych może przepływać między kontynentami; Metro określiło, jak szybko te dane mogą być udostępniane lokalnie. Żadna warstwa nie może zastąpić drugiej.
Transmisja długodystansowa- umożliwia przesyłanie danych na duże odległości z dużą wydajnością, podczas gdy metro dostarcza je lokalnie z niewielkimi opóźnieniami. W większości środowisk produkcyjnych obie warstwy współistnieją, - warstwa-długodystansowa ustala górny pułap globalnej przepustowości, warstwa metro ogranicza wydajność lokalną.. 400Wymienne moduły G ZR+ rozszerzają teraz optykę-klasy metro na odległości, które wcześniej wymagały pełnych-systemów dalekiego zasięgu, stopniowo zmniejszając różnicę między nimi. Jednak podstawowa logika architektury - optymalizacja pod kątem zasięgu lub optymalizacji pod kątem opóźnień - pozostaje czynnikiem decydującym.
Często zadawane pytania
P: Zasięg 300–800 km to strefa nakładania się. Co jest najważniejszym czynnikiem przy podejmowaniu decyzji, której architektury użyć?
Odp.: Wymagania dotyczące opóźnień. Jeśli jakakolwiek aplikacja w Twoim wdrożeniu wymaga-czasu reakcji w obie strony poniżej 10 ms - baz danych-czasu rzeczywistego, przetwarzania wideo na żywo, systemów transakcyjnych, - architektura metra jest właściwym wyborem niezależnie od odległości. Jeśli obciążeniem jest wsadowy transfer danych, tworzenie kopii zapasowych lub replikacja z tolerancją opóźnień powyżej 20 ms, sprzęt-do transportu długodystansowego jest-konkurencyjny kosztowo w tym zakresie odległości.
P: Firma Google B4 użyła SDN, aby zwiększyć wykorzystanie sieci szkieletowej do niemal 100%. Czy dotyczy to standardowych wdrożeń-w przedsiębiorstwach na długich dystansach?
O: Nie bezpośrednio. B4 działa w skali, w której Google kontroluje zarówno warstwę optyczną, jak i źródła ruchu w kilkudziesięciu centrach danych. W przypadku większości przedsiębiorstw dzierżawiących długości fal lub ciemne włókna od operatorów optymalizacja SDN odbywa się po stronie operatora. Przedsiębiorstwa mogą powielać logikę klasyfikacji ruchu, - oddzielającą-ruch wrażliwy na opóźnienia od transferów masowych i traktującą je odmiennie w tej samej infrastrukturze.
P: Kompaktowe, spójne wtyczki są opcją do zastosowań w metrze. Kiedy spójność ma większy sens niż komunikator-DD w kontekście metropolitalnym?
Odp.: Gdy odległość transmisji przekracza 80 km lub gdy docelowa-długość fali przekracza 100 G. Poniżej tych progów komunikator-DD jest prostszy i tańszy. Ponad nimi wymagania dotyczące integralności sygnału czynią ten wybór bardziej spójnym i praktycznym nawet w kontekście metropolitalnym, - szczególnie w gęsto zaludnionych miastach, gdzie ponowne-wzmocnienie nie jest możliwe ze względu na ograniczenia dostępu fizycznego.
P: Jeśli 400G ZR+ zmniejsza różnicę między metrem a transportem-na duże odległości, czy nowe wdrożenia metra powinny poczekać, aż technologia dojrzeje, przed przyjęciem infrastruktury IM-DD?
O: 400G ZR+ jest już dostępny na rynku i wdrożony -, nie jest to nowy standard. Obecnie moduły ZR+ kosztują znacznie więcej niż IM-DD za równoważną transmisję na-odległość. W przypadku wdrożeń od podstaw na odległość mniejszą niż 80 km i bez przewidywanej potrzeby skalowania powyżej tego progu, IM-DD pozostaje obecnie rozsądnym ekonomicznie wyborem.c
Zalecana lektura
Google B4 i nowsze
Przewodnik po oknach transmisji światłowodowej i przepustowości światłowodu
FDM, TDM i WDM
